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Impact du Contrôle Boucle fermée sur le Diagnostic des Machines Synchrones à Aimants Permanents

Posted on the 20th November 2020

Proposition de thèse (CIFRE) H/F

Référence GBM_PhD_2020

Type de contrat : CDD de 3 ans dans le cadre d’une thèse CIFRE à partir de mars/avril 2021

Partenaire industriel : Mitsubishi Electric R&D Centre Europe (MERCE), 1 allée de Beaulieu, 35700 RENNES

Partenaire académique : Université d’Artois, 9 rue du Temple, 62000 ARRAS

Encadrants : Guilherme BUENO MARIANI (MERCE), Raphael ROMARY (Université Artois)


Contexte de la thèse

Le diagnostic de défauts et la maintenance prédictive sont devenus des sujets très importants dans le milieu industriel ces dernières années, afin d’éviter les temps d’arrêt et d’augmenter la fiabilité et la sécurité des machines électriques tournantes.

Dans ce domaine, plusieurs études ont été effectuées, surtout pour les machines à induction (asynchrones) motivées par la facilité de contrôle (normalement en boucle ouverte) et de diagnostic de ce type de machine. Les machines synchrones sont moins étudiées en raison de la difficulté de leur diagnostic et la nécessité d’un variateur de vitesse pour le contrôle de la machine. Les machines synchrones sont normalement contrôlées en boucle fermée, ce qui en complique le diagnostic car les signaux de fautes sont cachés par ce type de contrôle.

Plusieurs études basées sur l’analyse des vibrations ont été menées pour le diagnostic des machines ; nous avons également identifié plusieurs produits sur le marché qui utilisent ce type de technologie pour le diagnostic de machines électriques. Par contre, les études basées purement sur des signaux électriques des machines synchrones avec un contrôle en boucle fermé sont plus rares, ce qui est certainement lié à la difficulté de leur analyse.

Parmi les défauts des machines tournantes, l’un des plus répandus concerne les roulements à billes. C’est l’un de principaux défauts étudiés, mais la majorité de techniques se basent aussi sur l’étude vibratoire de la machine, qui nécessite un capteur de vibration supplémentaire pour le diagnostic de la machine.

La thèse proposée s’inscrit donc dans la problématique du diagnostic des roulements à billes de machines synchrones à aimants permanents (MSAP) avec contrôle en boucle fermée, en utilisant seulement les capteurs nécessaires pour le contrôle de la machine.

Sujet de la thèse

L’étude doit être menée en considérant seulement les signaux électriques utilisés pour le contrôle de la machine (tensions de phases, courants de phases, capteur de position, etc..).

Les étapes de la thèse sont donc décrites comme suit :

1. Etude bibliographique
2. Développement / adaptation d’un banc de test et implémentation du défaut sur la machine

Un défaut de roulement doit être généré de sorte qu’il soit le plus réaliste possible. Cela sera fait en accord avec l’étude bibliographique. Cette méthode devra permettre une création de faute avec différents niveaux de sévérité. Une MSAP de puissance faible (<5kW) sera utilisée comme sujet d’étude.

3. Étude de l’impact du contrôle sur la surveillance d’état (condition monitoring) de la MSAP

Il s’agira, dans un premier temps, d’étudier l’impact des différents types de contrôle sur le diagnostic et la surveillance d’état de la machine. Cela nous permettra de choisir un type de contrôle qui permette le diagnostic et la surveillance d’état de la machine. Dans cette étape, une étude par simulation sera faite en parallèle avec des tests expérimentaux. La technique ne peut pas nécessiter de capteurs supplémentaires pour le diagnostic. Seuls les capteurs déjà utilisés pour le contrôle pourront être employés. Des capteurs supplémentaires de vibrations peuvent être utilisés seulement afin de faire des comparaisons et validation de la technique utilisée pour le diagnostic.

4. Développement d’une nouvelle technique pour la surveillance d’état

Une fois que la technique de contrôle qui favorise la surveillance d’état de machine est choisie, nous allons étudier la possibilité d’augmenter cette capacité. Cela pourra être fait en combinant la technique de contrôle avec une injection de signal.

Les étapes suivantes doivent être réalisées par simulation et expérimentation :

5. A la fin de la thèse, nous évaluerons la possibilité du diagnostic et surveillance d’état avec un contrôle sans capteur de position

Verrous scientifiques

Compétences requises

Merci d’adresser CV et lettre de motivation en format PDF ainsi que des contacts auprès desquels nous pourrons prendre des références (vous pouvez aussi joindre des lettres de recommandation) par mail (en précisant en objet : votre nom + GBM_PhD_2020) au contact suivant :

jobs@fr.merce.mee.com

Le déroulement de la thèse est détaillé dans la pièce jointe.